融雪凈水罐及太陽能融雪凈水系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于融雪技術領域，具體地說，特別涉及一種融雪凈水罐及太陽能融雪凈水系統。
【背景技術】
[0002]寒冷地區主要存在飲用水供應不夠便捷、水質安全無法保證、冬季吃水困難等問題。某些偏遠高原寒冷地區供水設施簡陋甚至根本沒有供水設施，春季和雨季降雨對水源污染嚴重，居民自發開辟水源水質安全沒有保障，冬季低溫引起井口或河流結冰使得現有水源無法使用。然而這些地區冰雪資源豐富，合理利用冰雪資源作為飲用水將大幅緩解飲用水資源困難的現狀。
[0003]在全球經濟高速發展的今天，人類在享受能源帶來的利益的同時，也遇到了一系列無法避免的能源安全利用的挑戰，能源短缺以及過度使用能源造成的環境破壞等問題。這些問題嚴重威脅著人類的生存與發展。綠色能源和可持續發展等問題是本世紀人類面臨的重大課題，許多國家已經頒布了相關政策來鼓勵不同領域內可再生能源的利用。特別是在常規能源相對缺乏的高原寒冷地區，綠色可持續能源的應用迫在眉睫。太陽能作為一種可再生的綠色新能源，具有清潔、環保、持續、巨大的優勢，已經成為人類應對能源短缺、氣候變化以及節能減排的重要選擇之一，受到了世人的強烈關注。我國的太陽能資源分布廣闊，十分豐富，三分之二地區年太陽輻射總量大于5020MJ/m2，年日照時間在2200h以上，與日本、歐洲等國家相比，更具有利用太陽能的良好條件。特別是以西藏地區為代表的高原寒冷地區，太陽能資源不僅名列全國前茅，同時也是世界上太陽能最豐富的地區之一。因此，在寒冷地區將太陽能利用技術同冰雪資源連用，合理利用冰雪資源進行飲用可極大緩解飲用水資源困難問題。
[0004]目前，太陽能的光熱或光電轉換技術主要用于道路的融雪除雪，鮮有利用太陽能融雪用于凈水領域的相關研究報道。利用太陽能進行道路的融雪除雪主要包括兩種方式，一是太陽能轉化為電能，通過導電摻和材料發熱加熱雪體;二是太陽能轉換為熱能直接加熱雪體。太陽能光伏導電技術屬于電加熱融雪方法，耗能較大。由于傳統的太陽能電池的效率僅有14%左右，因此利用太陽能光伏電池發電融雪的成本太高。然而，一般的太陽能集熱系統的效率可達50%左右，因此太陽能光熱轉化融雪具有更好的應用前景。如太陽能加熱閥融雪，通常由集熱單元、蓄熱體和融雪單元三個部分組成，集熱單元是收集太陽能的熱量并輸送到蓄熱體中，熱量在蓄熱體中儲存并可將能量傳導至雪體中，使道路表面的雪體溫度升高而融化。該項技術不僅可以提高能源利用率，而且清潔環保，但在氣溫過低或降雪量過大的地區道路不宜使用。
[0005]如今，融雪取水的保障途徑主要存在以下問題:
[0006]①采用太陽光、太陽房自然融雪方式融雪效率低、耗時長；
[0007]②采用常規能源驅動燃爐加熱雪體方式融雪取水，能耗較高，熱利用率較低，不僅大大增加了造水成本，同時也造成環境污染，難以成為可持續的主要供能方式；
[0008]③部分地區雪融水水質較差，只經過簡單的沉淀處理難以達到生活用水水質要求。
【發明內容】
[0009]有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明的目的之一在于提供一種融雪凈水罐。
[0010]—種融雪凈水罐，具有罐體，其特征在于:所述罐體為上端敞口下端封閉的筒狀結構，罐體上端的敞口可通過端蓋密封;所述罐體具有內膽和外膽，在內膽與外膽之間形成儲油腔，外膽的外面包裹有保溫層，在罐體下端的周側壁上開設進油口，罐體上端的周側壁上開設出油口，出油口及進油口均與儲油腔相通;在所述內膽中裝有粗濾層和精濾層，粗濾層位于精濾層的上方，粗濾層和精濾層將內膽的內部空間分隔成三個腔室，從上往下依次為融雪腔室、過渡腔室和凈水腔室;在所述罐體的底部穿設有出水管，該出水管的上端口與所述凈水腔室連通。
[0011]采用以上技術方案，將雪從罐體的上端口裝入內膽，使雪位于融雪腔室中，裝滿后密封端蓋;加熱后的導熱油從下端的進油口進入罐體壁上的儲油腔中，并從上端的出油口流出，導熱油將熱量傳遞給罐體內膽，并通過罐體內膽向雪傳遞熱量，使雪融化成水，融化后的水由粗濾層濾除較大的固體雜質，向下進入過渡腔室中，再由精濾層濾除小顆粒雜質、污染物等，形成凈水向下進入凈水腔室中，凈水腔室中的凈水可通過出水管引出使用。由此可見，本發明不僅結構簡單、實施容易、成本低，而且集融雪、凈化水兩種功能于一體，融雪效率高，融雪水水質好，能夠達到生活用水水質要求。導熱油從下端進上端出，能夠充滿整個儲油腔，這樣從周側向雪傳遞的熱能持續、均勻，能夠進一步加快融雪的效率。在罐體的內外膽之間設置保溫層，能夠防止熱量損失，確保融雪的效果。
[0012]所述罐體為圓筒結構，在罐體的內膽的內壁上設置按圓周均勻分布的相變儲能條，相變儲能條平行于罐體的軸心線，且相變儲能條從內膽的上端延伸至底部。以上結構罐體造型簡單，易于加工制作；罐體上的相變儲能條起吸熱儲能的作用，以減小導熱油的熱損，進一步提高融雪的效果;相變儲能條均勻分布，并從內膽上端延伸至底部，不僅吸熱儲能效果顯著，而且向雪均勻傳熱，也能夠起到加快融雪的作用。
[0013]為了簡化結構，方便加工制作，降低生產成本，達到良好的吸熱儲能效果，所述相變儲能條由鋼管和填充在鋼管內的相變保溫材料構成。
[0014]為了盡可能多地增大一次融雪量，所述粗濾層位于內膽內腔的下部，粗濾層平行于精濾層;所述融雪腔室的容積大于過渡腔室的容積，過渡腔室的容積大于凈水腔室的容積。
[0015]所述內膽、外膽、粗濾層和精濾層均由不銹鋼制成。以上結構選材方便、強度好，并且與雪或水接觸的部件不會發生銹蝕，這樣不會影響融雪水的水質。
[0016]作為優選，所述儲油腔由環形腔室和位于環形腔室底部的圓形腔室組成，所述進油口和出油口位于罐體周側壁的相對側。
[0017]在所述罐體周側壁的上端開設有膨脹排氣口。膨脹排氣口可以排除融雪過程中產生的水蒸氣，使罐體內外氣壓保持一致，安全性好。
[0018]本發明的目的之二在于提供一種太陽能融雪凈水系統，包括以上所述的融雪凈水罐，該融雪凈水罐罐體的進油口與第一油管的一頭連接，第一油管的另一頭與聚光集熱器的出液口連接，在聚光集熱器的進液口接有第二油管，第二油管串聯油栗后，與罐體的出油口連接。以上結構通過聚光集熱器吸收太陽能，使流經聚光集熱器的導熱油加熱升溫，油栗提供動力，使加熱后的導熱油通過第一油管進入罐體的儲油腔，再從第二油管流回聚光集熱器，這樣形成油路循環，能夠源源不斷地向罐體提供融雪所需的熱能，在制備凈水的同時，有效利用了太陽能，融雪成本非常低。
[0019]有益效果:本發明結構簡單、易于加工制造、生產成本低；以太陽能作為融雪的熱源，使用成本極低;并且融雪效果好，融雪效率高，兼具凈化水的功能，使融雪水能達到飲用水水質的要求，特別適合于冰雪資源和太陽能資源豐富的缺水地區使用。以太陽輻照度1000W/V為例，設計研發的太陽能融雪凈水系統集熱面積為15m2時，融雪凈水罐產水率可達30L/h，集熱效率可達50%以上。隨集熱面積增加可隨之擴大融雪凈水罐體積，集熱面積同產水率成正比例關系。
【附圖說明】
[0020]圖1是融雪凈水罐的結構示意圖。
[0021]圖2是太陽能融雪凈